Một số kết quả bước đầu về nghiên cứu vật liệu cháy và giải pháp phòng cháy rừng trồng giai đoạn chăm sóc tại Đà Lạt- Lâm Đồng

Ở Việt Nam, thông ba lá phân bố tự nhiên chủ yếu ở vùng Đà Lạt- Lâm Đồng trên độ cao từ 1000 – 1800m, làm thành quần thụ thuần, thưa, với kết cấu có xu hướng phân bố cụm và là một kiểu rừng thuộc loại dễ cháy.

1. Mở đầu

Thông ba lá (Pinus kesiya Royle ex. Gordon) là loài cây lá kim mọc nhanh, phân bố tự nhiên ở vùng Đông Nam Châu Á (Phạm Hoàng Hộ, 1999). Ở Việt Nam, thông ba lá phân bố tự nhiên chủ yếu ở vùng Đà Lạt- Lâm Đồng trên độ cao từ 1000 – 1800m, làm thành quần thụ thuần, thưa, với kết cấu có xu hướng phân bố cụm và là một kiểu rừng thuộc loại dễ cháy. Trong kinh doanh rừng Thông vì bất cứ mục đích nào thì cháy rừng được xem là tác nhân gây tổn thất chủ yếu và lớn nhất. Một trong những điều kiện xẫy ra cháy rừng là vật liệu cháy (VLC) cả về số lượng và tính chất (Johnson và Miyanishi, 2001). Do đó, các nghiên cứu về vật liệu cháy (VLC) dưới tán rừng thông và tìm giải pháp cho một phương án phòng cháy hiệu quả luôn là đề tài quan tâm của các nhà quản lý cũng như các nhà khoa học.

Khái niệm VLC dùng trong báo cáo này bao gồm các vật liệu hữu cơ sẳn sàng bị oxid hóa. Các nghiên cứu trước đây đã chia VLC ra một số nhóm chính theo thứ tự sau:
(1)         Thảm khô(cành lá rụng và cỏ khô)
(2)         Thảm mục rừng, than bùn và cây có dầu
(3)         Cỏ và cây bụi tươi
(4)         Cây tái sinh
(5)         Cây đổ cành gẫy
(6)         Cành ngọn và gốc chặt sau khai thác
(7)         Cành lá và thân cây gỗ con tươi.

Việc phân chia như trên là chưa thỏa đáng vì có thể xếp nhóm (3) và nhóm (7) vào vật liệu không cháy. Các yếu tố này thay đổi theo thời gian trong quá trình phát triển của rừng cũng như theo chu kỳ mùa. Nghiên cứu này góp phần đánh giá động thái của vật liệu cháy trong rừng thông ba lá dưới các điều kiện xử lý khác nhau.

2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện trên các thảm thực bì của rừng trồng thông ba lá từ  một đến bốn tuối thuộc Xã Tà Nung, thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng và một số khu vực kế cận. Các phương pháp đánh giá thành phần và cấu trúc thảm thực vật được áp dụng để phân tích đặc điểm và kết cấu của VLC ở rừng trồng giai đoạn chăm sóc. Bốn phương pháp xử lý vật liệu cháy được áp dụng:

+ Xử lý toàn diện.
+ Xử lý theo băng.
+ Xử lý VLC kết hợp với chăm sóc rừng trồng.
+ Xử lý VLC kết hợp với việc bố trí cây trồng.

3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
3.1 – Đặc điểm VLC của rừng thông trồng.
3.1.1 – Thành phần thảm cỏ trong VLC.

Kết quả nghiên cứu về thành phần các loài cỏ trong VLC ở rừng trồng Thông ba lá cho thấy có 26 loài cỏ thường gặp tham gia vào thành phần vật liệu cháy, bao gồm cả cỏ 1 năm và cỏ nhiều năm (Bảng 1).

Bảng 1. Thành phần các loài cỏ thường gặp dưới rừng thông trong giai đoạn chăm sóc.

Bảng 1 cho thấy các loài thân thảo thuộc họ Poaceae (họ lúa) thường chiếm ưu thế. Các loài cây bụi lá rộng chiếm một tỷ lệ không đáng kể trong tổ thành thảm thực bì dưới tán rừng trồng thông ba lá. Dựa vào thành phần này, có thể nhận định rằng nguồn gốc của VLC trong rừng trồng thông ba lá giai đoạn chăm sóc chủ yếu là do các loài thực vật thân thảo làm thành thảm cỏ; nó là nguồn bổ sung, vật liệu cho của thảm khô, là thành phần chủ yếu của VLC. Động thái phức tạp của thảm cỏ có liên quan đến sự đa dạng về loài và đặc tính sinh vật học đặc trưng của các loài, đặc biệt là chu kỳ sống; chúng vừa là thành phần của VLC nói chung vừa có tác dụng ngăn chặn, cản trở khả năng gây cháy. Nếu thảm cỏ xanh quanh năm, chúng có thể có tác dụng hạn chế cháy rừng.

3.1.2   Kết cấu vật liệu cháy

Kết quả khảo sát các đặc trưng về kết cấu của VLC ở rừng trồng từ 1 đến 4 tuổi được thể hiện ở Bảng 2:

Bảng 2.  Kết Cấu Vật Liệu Ơ Rừng Trồng Từ 1-4 Tuổi

Năm trồng Độ nhiều+ H (m) M1

(kg)

m1

(kg)

m2

(kg)

M2

(kg)

W0

%

1 Cop 1 0.62 6288 2420 4505 3375 51.3
2 Cop 2 0.91 11538 6190 5348 7260 37.10
3 Cop 2 0.95 13672 8580 5092 9714 31.8
4 Cop 2 0.93 14022 9115 4907 10085 28.1

Ghi chú :   H  = Chiều cao của lớp cỏ ưu thế
M1  = Khối lượng vật liệu khô và tươi
m1  = Khối lượng vật liệu khô
m2  = Khối lượng vật liệu tươi
M2  = Khối lượng vật liệu sau khi sấy
Wo  = Độ ẩm tương đối của vật liệu tính bằng % (M1-M2)/M1

+Độ nhiều theo phân cấp Druze

Bảng 2 cho thấy chiều cao của lớp cỏ ưu thế chỉ đạt 0,62m ở năm thứ nhất nhưng từ năm thứ hai đến năm thứ tư đều đạt xấp xỉ 0,9m; Tổng khối lượng  vật liệu (M1); khối lượng vật liệu khô(m1) và khối lượng vật liệu sau khi sấy (M2) có xu hướng tăng dần theo thời gian tính từ năm trồng trong khi đó khối lượng vật liệu tươi (m2) hầu như không đổi. Độ ẩm tương đối của vật liệu (Wo%) có xu hướng giảm. Động thái này có ý nghĩa trong việc quản lý lửa rừng.

– Khối lượng vật liệu khô (m1) càng tăng thì khả năng cháy rừng càng cao và khối lượng vật liệu tươi (m2) có xu hướng ngược lại. Rừng trồng sau khi chăm sóc, thực bì đã được phát dọn và phơi khô, lúc đó M1= M2 là thời điểm khả năng cháy cao nhất và khi xẩy ra cháy, mức độ thiệt hại sẽ lớn nhất.

– Trong vật liệu chết, độ ẩm giảm dần đến một giá trị cân bằng phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí, nhưng độ ẩm tức thời của vật liệu hữu cơ cũng phụ thuộc vào quá trình đào thải các vật chất hữu cơ của các loài cỏ sống lâu năm.

– Việc nghiên cứu kết cấu vật liệu làm tiền đề cho việc nghiên cứu mối tương quan giữa các đại lượng m1, m2, M1, M2. Căn cứ vào các mối tương quan giữa chúng và chỉ tiêu độ nhiều (Drude) đặt cơ sở cho việc xây dựng các phương pháp phòng cháy có hiệu quả.

3.1.3 – Kết cấu vật liệu cháy qua từng thời điểm chăm sóc rừng trồng .

Thành phần sinh khối, chiều cao và hệ số khả năng bắt cháy qua các thời điểm chăm sóc được trình bày trong Bảng 3; cho thấy, tổng khối lượng vật liệu chênh lệch nhau là không đáng kể nhờ sự thay thế của lớp vật liệu tươi. Khối lượng vật liệu khô (m1) tăng dần từ 3150kg đến 7700kg trong khi khối lượng vật liệu tươi (m2) giảm dần từ 7850 kg xuống còn 3525kg. Thời gian chăm sóc càng ngắn chiều cao bình quân của vật liệu tươi càng giảm từ 0.61m, là chiều cao phổ biến của thảm cỏ,  xuống còn 0.05m.

Bảng  3. Kết cấu vật liệu cháy qua từng thời điểm chăm sóc

Thời điểm

chăm sóc

M1 (kg/ha) m1(kg/ha) m2(kg/ha) k=m1/M1 h-tb(m)
20-8-98

20-9-98

20-10-98

18-01-98

11000

11750

11573

11225

3150

4875

5250

7700

7850

6875

6325

3525

0.29

0.41

0.45

0.7

0.61

0.58

0.40

0.05

Ghi chú :    M1  : Tổng khối lượng vật liệu (khô+tươi).
m1: Khối lượng vật liệu khô
m2: Khối lượng vật liệu tươi.
k: hệ số khả năng bắt cháy.
htb: Chiều cao bình quân của thực bì sau khi chăm sóc.

Hệ số k phản ánh khả năng bắt cháy của vật liệu, kết quả thực nghiệm đã xác định được hệ số k theo các mức độ bắt cháy như sau (Bảng 4):

Bảng 4. Kết quả thực nghiệm hê số k

Hệ số khả năng bắt cháy(k) Mức độ cháy
<0.2 Không cháy
0,2-0,29 Ít cháy
0,3-0,49 Dễ bén cháy
0,5 -0,7 Dễ cháy
>0.7 Rất dễ cháy

Kết quả khảo sát ở Bảng 3 cho thấy hệ số k luôn luôn <=1 và nó phụ thuộc vào từng thời điểm chăm sóc khác nhau. Hệ số k đạt lớn nhất (max) sau khi phát dọn thực bì sát gốc. Hệ số k cũng tăng khi rừng trồng năm thứ 4 có khối lượng vật rụng tăng.

Ngoài hệ số k cháy rừng còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời gian VLC tiếp xúc với lửa, nhiệt độ, tốc độ gió, hướng phơi của sườn núi… nhưng ta cũng có thể căn cứ vào k để xác định những khu rừng không cần áp dụng các phương pháp đốt dọn VLC kể cả những lâm phần tự nhiên.

-Vào mùa mưa thực vật thân thảo sinh trưởng mạnh mẽ những loài sống hàng năm thì đây là mùa sinh trưởng duy nhất trong quá trình sống của nó còn đối với những loài sống nhiều năm thì đây cũng là mùa sinh trưởng duy nhất trong năm. Nếu ta phát dọn vào thời điểm thích hợp trong mùa mưa hàng năm thì khả năng phục hồi của chúng sẽ giảm dần và có thể sẽ bị thay thế bằng một số loài khác điều này cũng xẩy ra với các loài sống nhiều năm nhất là các loài sinh sản bằng hạt.

– Những loài sống nửa ẩn và có thân ngầm khả năng phục hồi cao vì không phải cạnh tranh với thảm cỏ dày rậm. Những loài có thể phục hồi thì số lượng cá thể ít hơn trước khi xử lý nhưng đến mùa nắng nó có khối lượng cao nhờ hàm lượng nước lớn trong cơ thể còn non của chúng.

– Những loài sống đa niên cũng phục hồi nhờ các vật liệu di truyền còn lại; Những loài phục hồi mạnh nhất là Ràng ràng và Cỏ tranh nhờ vào hệ rễ đan dày sâu từ 20-30cm.

– Nhìn chung khi quy luật sinh trưởng bị đảo lộn và được lặp đi lặp lại những loài này sẽ bị thay thế bằng những loài khác thích nghi hơn.

Qua kết quả thí nghiệm cũng xác nhận trên các ô tiêu chuẩn 500 m2 đã xuất hiện thêm một số loài nhập cư. Cỏ hai lá mầm xuất hiện với số loài khá nhiều nhưng số lượng cá thể lại ít. Có những loài sau khi phát dọn lại trở thành loài ưu thế như cỏ lào. Những loài nhập cư sau nhờ vào khả năng và phương thức gieo giống của cây mẹ và khoảng không gian mà chúng chiếm được.

Bảng 5. Một số loài cỏ hai lá mầm sau khi chăm sóc

Tên khoa học

Tên Việt Nam

Eupatorium odoratum

Anaphalis adnata

Vernonia squanosa

Gynura pscudochina

Sericocalyx scaber

Polytrema anamensis

Cỏ lào

Bạch nhung

Bạch đầu lông

Tàu bay

Tơ dài nhám

Đa kim

– Qua kết quả cho chúng ta thấy rừng trồng được chăm sóc vào thời điểm tháng 8 và tháng 9 thì lượng vật liệu cháy giảm đi đáng kể và lượng vật liệu tươi cũng tăng lên làm khả năng cháy rừng giảm xuống. Đồng thời khả năng cháy giảm xuống còn  nhờ các yếu tố: Lớp vật liệu khô nằm dưới bị lớp vật liệu tươi  bên trên ngăn cách; Lớp vật liệu tươi có khả năng làm giảm tốc độ gió bề mặt; Nhờ lớp vật liệu tươi che phủ độ ẩm của lớp vật liệu khô tăng lên nên chỉ xẩy ra cháy cục bộ. Chăm sóc rừng vào thời điểm tháng 8-9 dưỡng chất ở trong đất cũng tăng lên do quá trình phân giải mạnh các sản vật hữu cơ trong quá trình chăm sóc được chỉ thị bằng các ổ Giun, Mối xuất hiện.

– Tuy nhiên khả năng cháy vẫn tiềm ẩn trong mùa cao điểm do yếu tố địa hình và khí hậu. Khi hệ số k nhỏ khả năng bắt lửa rất khó nếu vận tốc của gió nhỏ và hướng cháy là từ trên đỉnh đồi xuống thung lũng. Nhưng khi có vận tốc gió lớn và hướng cháy từ thung lũng lên đỉnh đồi thì cháy rừng vẫn cứ xẩy ra mặc dù mức thiệt hại không cao.

3.2 – Các phương pháp xử lý vật liệu cháy.
Từ những kết quả trên, có thể đề xuất kỹ thuật phòng cháy kết hợp với chăm sóc như sau:
3.2.1 – Phương pháp xử lý toàn diện .

Căn cứ vào các tài liệu hiện có, khi cháy rừng xẩy ra sự hun nóng đất ở các độ sâu khác nhau phụ thuộc vào thời gian cháy trực tiếp trên bề mặt. Nhiệt độ ở lớp đất dày 2 cm vào khoảng 350–450oC ở 3 cm là 150-300oC và dưới 5 cm là 100oC. Các nhà nghiên cứu ở Mỹ và Canada cũng kết luận ở lớp đất lớn hơn 5cm nhiệt độ là 40-50oC. Nhiều nhà khoa học cho rằng nguy cơ đám cháy mạnh nhất cũng ít khi tác động đến  lớp đất có độ sâu từ 7-10 cm. Đây cũng là cơ sở cho phương pháp xử lý toàn diện.
Phương pháp xử lý vật liệu cháy toàn diện là phương pháp dùng lửa hủy  diệt số vật liệu cháy trên toàn bộ diện tích rừng phải phòng cháy.

*Các bước tiến hành như sau:
–   Phát toàn bộ thực bì hiện có trong lô rừng trồng phơi khô cho đến khi độ ẩm bề mặt đống vật liệu Wo = 13-15% là độ ẩm dễ cháy.
–   Làm đường ranh xung quanh lô rừng trồng cần xử lý.
–   Dùng những vật liệu không cháy che chắn cho cây chủ(Thông 3 lá)
–   Chọn thời điểm đốt vật liệu.
–   Dỡ vật liệu che chắn rồi vun gốc cây.

3.2.2 – Phương pháp xử lý theo băng.

Do khả năng cháy rừng chỉ có thể xẩy ra khi VLC đạt đến một chỉ tiêu nhất định về khối lượng, ẩm độ hay là hệ số khả năng bắt cháy (k); mức độ chất đống hay là sự phân bố của VLC trong không gian trên bề mặt đất rừng, chỉ cần đốt đi một phần VLC để làm cho khối lượng của chúng giảm tới mức không hình thành đám cháy. Xử lý theo băng giúp giảm khối lượng này tới mức  yêu cầu trong các băng nhất định được bố trí tuận tiện cho việc tiến hành.

– Phương pháp bố trí cây trồng theo băng với cự ly hàng cách hàng 3.0 m như vậy giữa các hàng với nhau còn một khoảng trống có thể lợi dụng gom vật liệu cháy lại và đốt thì mức độ ảnh hưởng của lửa đối với cây trồng sẽ thấp.

Phương pháp xử lý theo băng là phương pháp gom, dọn, đốt làm giảm vật liệu cháy theo từng băng rừng trồng.

Các bước tiến hành như sau:

–   Luỗng phát toàn bộ hoặc 3/4 thảm cỏ có trong lô rừng trồng.
–   Luỗng phát các cặp cành  sát gốc
–   Cào dọn vật liệu ra giữa băng trồng
–   Chọn thời điểm đốt vật liệu.

3.2.3 – Phương pháp xử lý kết hợp với chăm sóc rừng trồng.

Các kết quả nghiên cứu trên đây đã cho thấy sự biến thiên trong k ết cấu vật liệu cháy qua từng thời điểm chăm sóc. Những hiểu biết này có thể được vận dụng để kết hợp xử lý vật liệu cháy với việc chăm sóc rừng. Dựa vào biến thiên theo mùa, việc chăm sóc hằng năm cho rừng trồng các năm thứ 2 thứ 3 và thứ 4 được đề nghị tiến hành vào tháng 8-9 hàng năm. Đối với năm thứ nhất chăm sóc vào thời điểm tháng 10 tức là sau khi trồng từ 1 đến 3 tháng ( thời vụ trồng rừng từ tháng 6 đến tháng 9).

–   Rừng trồng Năm thứ 2 vun xới gốc cây rộng 1 m và xử lý thực bì toàn diện.
–   Rừng trồng năm thứ 3 và thứ 4 xử lý thực bì toàn diện kết hợp với luỗng những cặp cành sát gốc đạt 1/3 chiều cao thân cây.
–   Gom toàn bộ thực bì đã phát ra giữa băng trồng và rải đều đợi quá trình phân hủy.
–   Vào thời điểm tháng 11-12 đốt phần vật liệu cháy còn lại như kỹ thuật đốt theo băng.

3.2.4 – Phương pháp xử lý kết hợp với bố trí cây trồng.

Kỹ thuật tạo rừng bao gồm mật độ trồng rừng và phương pháp bố trí cây trồng chi phối sự biến đổi của VLC. Hiện tại, kỹ thuật bố trí cây trồng đối với rừng Thông ba lá đang áp dụng chung tại Lâm Đồng với hai loại mật độ như sau:
Mật độ 2200 cây/ha: bố trí hàng cách hàng 3 m cây cách cây 1.5m
Mật độ 1666 cây/ha: bố trí hàng cách hàng 3 m cây cách cây 2m
Việc bố trí như trên đã ảnh hưởng rất nhiều đối với công tác xử lý vật liệu cháy cho rừng trồng trong giai đoạn còn non.

Phương pháp bố trí cây trồng mới được đề xuất như sau:

Để đảm bảo mật độ trồng rừng như quy định: 1666-2200 cây/ha từ cách bố trí theo băng cách đều sẽ bố trí lại theo giải như sau:
-Trên lô trồng rừng sau khi xử lý thực bì toàn diện  chia thành từng giải mỗi giải rộng 9m chiều dài của giải là chiều dài của lô trồng rừng và song song với đường đồng mức. Trên mỗi giải  bố trí 3 hàng cây với cự ly hàng cách hàng 2 m và cây cách cây từ 1-1.5m.
– Trên mỗi giải chừa lại một khoảng rộng 5m phục vụ cho công tác dọn vật liệu cháy.
– Các bước tiến hành và kỹ thuật đốt giảm vất liệu cháy như 3.1.3.

Hình 1. Sơ đồ bố trí cây trồng đề xuất cho thông ba lá

Kết luận

Thảm cỏ đóng vai trò quan trọng trong thành phần kết cấu của VLC. Động thái của thảm cỏ trong quá trình chăm sóc rừng là vấn đề có ý nghĩa để hoàn thiện phương pháp xử lý vật liệu cháy trong công tác phòng cháy rừng  trồng cũng như rừng tự nhiên thông ba lá ở Lâm Đồng. Nghiên cứu này đã xác định thành phần loài và sự biến thiên của số lượng và độ ẩm của vật liệu cháy. Trên cơ sở đó, một số đề xuất về bố trí cây trồng và chọn thời điểm chăm sóc thích hợp cùng các biện pháp kỹ thuật xử lý vật liệu cháy để phòng cháy. Việc áp dụng các biện pháp này sẽ đem lại hiệu quả cao trong công tác trông rừng./.

Tài liệu Tham khảo

Johnson, E.A. and Miyanishi K. (Eds.) 2001. Forest Fires – Behavior and Ecological Effects. Academic Press, San Diego.
Makarim, Nabiel, et al. BAPEDAL and CIDA-CEPI. 1998. Assessment of 1997 Land and Forest Fires in Indonesia: National Coordination. From “International Forest Fire News”, #18, page 4-12, January 1998.
Martell, D.L. 1996. Old-growth, disturbance, and ecosystem management: commentary. Can. J. Bot. 74:509-510.
Phạm Hoàng Hộ, 1999. Cây cỏ Việt Nam. Quyển I, Nxb. Trẻ, TP. Hồ Chí Minh.
Pyne, S. J. et al. 1996. Introduction to Wildland Fire. Wiley, New York.
Wang, P.K. 2003. The physical mechanism of injecting biomass burning materials into the stratosphere during fire-induced thunderstorms. American Geophysical Union fall meeting. Dec. 8-12. San Francisco.

Theo: Lê Văn Hương